[發明專利]高溫差六梯度耦合熱磁直轉發電裝置及發電方法

在審

• 申請號: 202011197763.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112290835A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 李福軍;夏惠芬
• 申請（專利權）人: 李福軍
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

本發明涉及的是高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁直轉發電裝置及發電方法，其中高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁電直轉發電裝置包括兩個以上四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置，各個四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置通過中間傳熱裝置串聯在一起，構成多層級磁控溫熱電直轉發電裝置，各層級四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置按照溫度由高到低分梯度段串聯；其中一級梯形熱電材料棒兩端產生溫差，將一級高溫端、一級低溫端分別連接一級外伸電極和一級外輸電聯接器。本發明對于超高溫大跨度溫差的熱電直轉發電工藝中創新出多梯次分層級不同種類特征的熱電材料應用在不同溫度區間的梯級熱電材料優選匹配組合方法，能最經濟、最長壽、最高效地發揮熱電轉化作用。

技術領域

本發明涉及熱靜電發電技術，具體涉及高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁直轉發電裝置及發電方法。

背景技術

目前常用的熱能（燃煤、燃油、燃氣、地熱、生物質及核電等）發電方法是熱能給中間液體介質加熱升溫，產生汽化相變，利用蒸汽的體積膨脹動力驅動汽輪機，再帶動發電機發電。

上述熱能發電方法工藝復雜、設備繁多龐大、運動設備磨損斷裂嚴重、維修量大、免修期短、運行時率低、廠房設備占地面積大、投資成本大，發電效率及經濟效率較低。

近年來，無運動設備、無噪音、占地面積小的熱電材料發電技術已有大量研究與實驗。但由于提高材料ZT優值的矛盾性要求（既要高導電又要低導熱）使材料的ZT優值很難大幅度提高。一般的熱電材料的ZT優值不到1，好些的在2左右，高科技的量子點技術能達到約3.5，技術成本很高，也難以達到工業化生產。而且ZT優值的工業化發電的要求水平應在5至10以上。所以僅從材料自身技術很難達到上述ZT優值水平，也難以實現熱電直轉發電的工業經濟要求。

發明內容

本發明的一個目的是提供高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁電直轉發電裝置，這種高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁電直轉發電裝置用于解決目前磁熱變電技術的發電效率低的問題，本發明的另一個目的是提供高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁電直轉發電裝置的發電方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：這種高溫差熱電形材六梯度耦合熱磁電直轉發電裝置包括兩個以上四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置，各個四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置通過中間傳熱裝置串聯在一起，構成多層級磁控溫熱電直轉發電裝置，各層級四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置按照溫度由高到低分梯度段串聯；

其中一級熱溫磁形四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置包括高溫換熱器、一級梯形熱電材料棒、一級外伸電極、一級外輸電聯接器、一級梯級（電）磁鐵裝置、一級外輸電路，將一級梯形熱電材料棒的一端通過熱源和高溫換熱器對其加熱，形成一級高溫端，一級梯形熱電材料棒的另一端設置一級排出端傳熱器，使一級梯形熱電材料棒兩端產生溫差，將一級高溫端、一級低溫端分別連接一級外伸電極和一級外輸電聯接器，兩個一級外輸電聯接器與一級外輸電路連接，一級外伸電極的材料與一級梯形熱電材料棒材料為電位異性，

中間各級的熱溫磁形四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置包括本級進入端傳熱器、本級梯形熱電材料棒、本級外伸電極、本級外輸電聯接器、本級梯級（電）磁鐵裝置、本級外輸電路，將本級梯形熱電材料棒的一端通過本級進入端傳熱器對其加熱，形成本級高溫端，本級梯形熱電材料棒的另一端設置本級排出端傳熱器，使本級梯形熱電材料棒兩端產生溫差，將本級高溫端、本級低溫端分別連接本級外伸電極和本級外輸電聯接器，兩個本級外輸電聯接器與本級外輸電路連接，本級外伸電極的材料與本級梯形熱電材料棒材料為電位異性；

末級熱溫磁形四梯度耦合高效熱電直轉發電裝置包括末級進入端傳熱器、末級梯形熱電材料棒、末級外伸電極、末級外輸電聯接器、末級梯級（電）磁鐵裝置、末級外輸電路，將末級梯形熱電材料棒的一端通過末級進入端傳熱器對其加熱，形成末級高溫端，末級梯形熱電材料棒的另一端設置冷卻器，使末級梯形熱電材料棒兩端產生溫差，將末級高溫端、末級低溫端分別連接末級外伸電極和末級外輸電聯接器，兩個末級外輸電聯接器與末級外輸電路連接，末級外伸電極的材料與末級梯形熱電材料棒材料為電位異性；